7221工作面供电设计二次修改资料.docx

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7221工作面供电设计二次修改资料

宿州煤电（集团）公司

界沟煤矿

7221综采工作面

供电设计说明书

编制时间：

2016年3月5日

编制单位：

设备科

审批记录

签名

时间

备注

编制人

审核人

机电副总

总工程师

审批意见:

7221工作面供电设计

一、设计基础资料：

工作面机巷走向长度1052米，风巷总长920米，工作面切眼初步安装长度105米，后期逐步增加支架至160米。

根据工作面煤层储量以及生产要求，工作面采煤机组安装下列机电设备：

ZY10000/26/55掩护式液压支架初步安装60架，后期逐步增加至90架；一部MG300/700WD采煤机；一部SGZ-1000/2*525刮板运输机；一部SZZ-730/160转载机；一部PLM-1000破碎机；两台BRW400/31.5乳化泵；机巷设计安装一部DSJ-100/100/2*110型皮带机及一部SGB-630/150C型刮板运输机；工作面开关列车及泵站集中安设在距工作面约400米处米处（利于检修及减少挪移开关列车次数）；风巷安装一台SQ-80/110P型无极绳绞车。

二、供电方案：

根据工作面巷道布置设计、采区变电所的分布情况及用电设备容量，7221综采工作面高压电源来自东一变电所进行供电。

供电方式采用干线、辐射混合式。

工作面采用移动变电站方式供电。

6KV电源的供电线路，由东一采区变电所取两路6KV电源2#、9#柜，经东一大巷及下部车场，到7221机巷开关列车处，其中第一路6KV高压电缆供一台KBSGZY—1600/6/1.14移动变电站（供转载机、破碎机、乳化泵及煤机）；第二路6KV高压电缆供一台KBSGZY—1600/6/3.3移动变电站（供工作面刮板运输机）；两巷660V辅助后运系统根据设备负荷、距离远近、容量等情况来自7221机巷处KBSGZY—630/6/0.69移变供电，其电源来自东翼变电所2#高压开关柜。

三、按经济电流及稳定性效验选择6KV高压电缆、按长期负荷电流选择变电所高压控制开关：

1、工作面移变6KV高压电缆及开关选择：

负荷统计：

设备名称

设备型号

功率KW

电压等级

（KV）

额定工

作电流

（A）

安装/使用

（台数）

采煤机

MG300/700-MD

300×2+40×2+18.5

1.14

234×2

1/1

刮板运输机

SGZ1000/2*525

2×525

3.3

122*2

1/1

乳化泵

BRW-400/31.5

250

1.14

169

2/1

转载机

SZZ-730/160

160

1.14

107

1/1

破碎机

PLM-1000-

110

1.14

73

1/1

照明综保

ZXZ—4/1.14

4

1.14

2.5

1/1

喷雾泵

BPW3.5/6.3

45

1.14

30

1/1

刮板运输机

SGB-630/150C

75*2

1.14

100

1/1

高压1＃回路、高压2＃回路电缆长度相等，即L1=L2=1500米

（1）高压1＃回路（供电负荷为一台KBSGZY－1600/6/1.14和一台KBSGZY－630/6/0.69移动变电站）

按经济电流选择电缆截面：

工作电流

=（700+250+250+110+160+45+627+150）×0.6／

×6×0.75=176A

式中：

Kr—需用系数

=0.4+0.6×700／（1665+627）=0.6

—功率因数，取0.75

电缆截面

=176/2.25=78mm2

式中

—经济电流密度，查《电工手册》取2.25A/mm2

根据我矿电缆使用情况选用MYPTJ6/10KV3×95+3×50/3+3×2.5型高压橡套屏蔽监视软电缆，其长期允许工作电流265A﹥176A满足要求。

按长期负荷工作电流选用高压控制开关：

长期负荷工作电流

=176A，根据东翼采区变电所现有设备情况，选用东翼变电所2#BGP-315/6高爆开关，长期过负荷整定为0.7倍，短路整定为3倍，允许工作电流220.5A﹥176A满足生产要求。

高压配电装置过流整定：

系统短路容量按50MVA计算

根据变压器保护计算公式Iz≧

（IQ+Kx∑Ie）及电子式过流反时限继电保护装置按变压器额定电流整定，电子式高压综合保护器，按电流互感器二次额定电流值的倍数分级整定。

1600KVA变压器额定电流160A,630KVA变压器额定电流60.6A

其过负荷整定为

=220.5A

高防开关额定电流315A，取其电流互感器二次侧5A的0.7倍

短路保护整定根据负载电流最大瞬时值及躲过变压器的启动电流计算，负荷1600KVA+630KVA

根据Iz≧

（IQ+Kx∑Ie）计算及高爆开关的保护分级，取二次侧5A的2倍

（2）高压2＃回路（供电负荷为一台KBSGZY－1600/6/3.3移动变电站）

按经济电流选择电缆截面：

工作电流

=1050×0.67／

×6×0.75=134.7A

式中：

Kr—需用系数

=1

—功率因数，取0.75

电缆截面

=134.7/2.25=59.9mm2

式中

—经济电流密度，查《电工手册》取2.25A/mm2

根据我矿电缆使用情况选用MYPTJ6/10KV3×95+3×50/3+3×2.5型高压橡套屏蔽监视软电缆，其长期允许工作电流265A﹥134.7A满足要求。

按长期负荷工作电流选用高压控制开关：

长期负荷工作电流

=134.7A，根据东翼采区变电所现有设备情况，选用东翼变电所9#BGP-200/6高爆开关，长期过负荷整定为1倍，短路整定为3倍，允许工作电流200A﹥134.7A满足生产要求。

高压配电装置过流整定：

系统短路容量按50MVA计算

根据变压器保护计算公式Iz≧

（IQ+Kx∑Ie）及电子式过流反时限继电保护装置按变压器额定电流整定，电子式高压综合保护器，按电流互感器二次额定电流值的倍数分级整定。

1600KVA移动变压器额定电流160A

其过负荷整定为

=200A

高防开关额定电流200A，取其电流互感器二次侧5A的1倍

短路保护整定根据负载电流最大瞬时值及躲过变压器的启动电流计算，负荷1600KVA

根据Iz≧

（IQ+Kx∑Ie）计算及高爆开关的保护分级，取二次侧5A的4倍

2、两巷动力移变6KV高压电缆及开关选择：

（1）负荷统计:

设备名称

设备型号

功率KW

电压等级（KV）

额定工作电流（A）

安装/使用

（台数）

调度绞车

JD-2.5

55

0.66

60

2/2

回拄绞车

JH-20T

22

0.66

25

1/1

皮带机

DSJ-100/100/2*110

2*110

0.66

253

1/1

水泵

BQS/45/45

45

0.66

50

2/1

水泵

BQS/45/7.5

7.5

0.66

8

10/10

无极绳绞车

SQ-80/110P

110

0.66

126

1/1

本系统供电设备额定功率之和为：

∑P=110+220+22+7.5×10+55×2+45×2=627KW

（2）按经济电流选择电缆截面、按巷道长度1.05倍计算电缆长度：

工作电流

=627×0.54／

×6×0.75=43.1A

式中：

—需用系数,Kr=0.286+0.714Pmax/∑P=0.286+0.714×220/627=0.54

—功率因数，取0.75

电缆截面

=43.1/2.25=19

式中

—经济电流密度，查《电工手册》取2.25A/mm2

根据我矿电缆使用情况选用MYPTJ-6/1.14KV3×95+3×50/3+3×2.5型高压橡套屏蔽监视软电缆，其长期允许工作电流262A﹥43.1A满足要求，按巷道长度1.05倍计算实际需要电缆650米。

3、按短路时热稳定条件校验高压电缆截面

假定采区变电所6KV母线上最大短路容量为50MVA，其最大三相稳态短路电流为

I（3）∞＝Sd/

×U＝50×106/

×6000＝4811A

Amin＝I（3）∞

/C

C：

电缆的热稳定系数，　铜芯橡套电缆C=93.4　

　tj：

短电流的假想时间，即热等效时间、考虑井下的高压过电流保护为连续动作，取假想时间为tj=0.25s;

则Amin＝4811×

/93.4＝25.75mm2

故高压1#回路、高压2#回路、高压3#回路所选95mm2高压电缆均能满足供电热稳定要求。

四、移动变电站选择计算：

1、1#移变的选择（供煤机、转载机、破碎机、乳化泵、喷雾泵、刮板机）

∑P=1665KW

=1665×0.67/0.75=1487KVA

=0.4+0.6×700/1665=0.67（单台最大功率为700KW）

选用用一台KBSGZY－1600/6/1.14移动变电站。

额定容量1600KVA＞1487KVA选择符合要求。

2、2#移变的选择（供刮板运输机）

∑P=1050KW

=1050/0.75=1400KVA

=1

选用用一台KBSGZY－1600/6/3.3移动变电站。

额定容量1600KVA＞1400KVA选择符合要求。

3、3#移变的选择（供两巷动力绞车、水泵等）

∑P=627KW

=627×0.54/0.75=451KVA

式中：

—需用系数,Kr=0.286+0.714Pmax/∑P=0.286+0.714×220/627=0.54

—功率因数，取0.75

根据上述计算，以及我矿设备库存及在用情况，选用机巷外口KBSGZY-630/6/0.69移动变压站，其容量630KVA>451KVA，满足工作需要。

五、支线电缆选择如下表：

根据如下公式：

效验电缆长时间允许工作电流是否满足要求。

工作面电缆选择效验表：

设备

名称

型号

规格

Pe

（KW）

Ie

（A）

支线选择

结果（M）

校验

（A）

结论

采煤机

MG300/700-MD

300*2+40*2+18.5

2*

234

MCP3*95+1*35+4*10—697m+600m

2*234﹤2*265

合格

运输机

SGZ-1000/2*525

2*525

2*

122

MCP3*50+1*25+4*6-620m*2+420m*2

2*122﹤2*175

合格

转载机

SZZ-730/160

160

107

MCP3*70+1*35

—372m

107﹤215

合格

破碎机

PLM-110

110

73

MCP3*50+1*16

-389m

73﹤175

合格

乳化泵

BRW400/31.5

250

169

MCP3*70+1*35

-20m*2

169﹤215

合格

喷雾泵

BPW3.5/6.3

45

30

MCP3*10+1*6—30m

30﹤65

合格

刮板机

SGB-630/150C

150

100

MCP3*50+1*25—250m

100﹤175

合格

六、按允许电压损失校验电缆截面：

有关电气参数：

已知：

KBSGZY-1600/6/1.141#移动变压站

=1600KVA

=3.45KV

=7.5%

=10000W

则:

=10000×3.452/16002=0.005625Ω

=1000×7.5×3.452/100×1600=0.0675Ω

=0.06726Ω

式中：

为变压器短路电压百分比，

为变压器二次侧额定电压，KV;

为变压器额定容量，KVA.

已知：

KBSGZY-1600/6/3.32#移动变压站

=1600KVA

=3.45KV

=7.5%

=10000W

则:

=10000×3.452/16002=0.04649Ω

=1000×7.5×3.452/100×1600=0.5579Ω

=0.556Ω

式中：

为变压器短路电压百分比，

为变压器二次侧额定电压，KV;

为变压器额定容量，KVA.

6KV高压配电线路允许电压损失为5%，

则Uy＝0.05Ue＝0.05×6000＝300V

供电线路实际电压损失为

高压1#回路

ΔUb1＝

Ifh.L.cosφ/D.S=

x130.2x1500x0.7/53x95

=47V﹤300V,电压损失符合要求

高压2#回路

ΔUb1＝

Ifh.L.cosφ/D.S=

x134.7x1500x0.7/53x95

=48.66V﹤300V,电压损失符合要求

1、1#变压器电压损失

该变压器的需用系数Kx=0.67

△Ub=（∑PeKxRB+∑PeKxXBtgφ）/Ue

=（1515×0.67×0.005625+1515×0.67×0.06726×1.02）/1.2

=62V

2、2#变压器电压损失

该变压器的需用系数Kx=1

△Ub=（∑PeKxRB+∑PeKxXBtgφ）/Ue

=（1050×0.04649+1050×0.556×1.02）/3.45

=183V

3、支线电压损失

运输机机尾

△Uz=（Pe×Lz）/（Ue×D×Sz×η）

=（122×620）/（53×3.3×50×0.91）=10V

采煤机

△Uz=（Pe×Lz）/（Ue×D×Sz×η）

=（350×697）/（1.14×53×95×0.91）=42V

运输机机头

△Uz=（Pe×Lz）/（Ue×D×Sz×η）

=（122×420）/（3.3×53×50×0.91）=6V

转载机

△Uz=（Pe×Lz）/（Ue×D×Sz×η）

=（160×372）/（1.14×53×70×0.91）=15V

破碎机

△Uz=（Pe×Lz）/（Ue×D×Sz×η）

=（110×389）/（1.14×53×50×0.91）=15V

乳化泵

△Uz=（Pe×Lz）/（Ue×D×Sz×η）

=（125×20）/（1.14×53×35×0.91）=1.2V

刮板机

△Uz=（Pe×Lz）/（Ue×D×Sz×η）

=（150×250）/（1.14×53×50×0.91）=14V

喷雾泵

△Uz=（Pe×Lz）/（Ue×D×Sz×η）

=（45×30）/（1.14×53×10×0.91）=2.5V

3300V系统允许电压损失为3450-3300*0.95=315V

1140V系统允许电压损失为1200-1140*0.95=117V。

3300V系统电压损失∑△u=183+10+6=199＜315，

1140V系统电压损失∑△u=62+42+15+15+1.2+1.2+2.5+14=152V略大,电缆截面可满足要求。

7、按启动条件检验所选干线电缆截面：

这里只校验系统供电距离最远、最大运行负荷运输机能否满足正常启动条件

1、采煤机启动电压损失效验

根据电工学理论，电动机启动时末端电压不小于0.7Ue，则允许电压损失值为△Uay=Uze-0.7Ue=1200-0.7*1140=402V。

煤机在最低电压时的启动电流值为

IQ=UQ/Ue×IQe=0.7*6*234=983A

支线电压损失，启动时功率因数按cosφ=0.5计算，则sinφ=0.866

D为电导率,单位m/Ωmm2,铜芯软电缆取53

△Uz=

IQ*Lzcosφ/DSz=1.732×983×697×0.5/95×53=118V

移变电压损失（1600KVA）

△UBQ=

（IQ+∑Ie）（RBcosφ+XBsinφ）

=1.732×（983+169×2+107+73+30+100）×（0.005625×0.5+0.06726×0.866）

=162V

煤机启动电压损失：

∑△UQ=118+162=280＜402V

故煤机启动电压损失负荷要求，电缆选用合格。

2、运输机启动电压损失效验

根据电工学理论，电动机启动时末端电压不小于0.7Ue，则允许电压损失值为△Uay=Uze-0.7Ue=3450-0.7*3300=1140V。

运输机在最低电压时的启动电流值为

IQ=UQ/Ue×IQ=0.7*6*122*2=1024A

支线电压损失，启动时功率因数按cosφ=0.5计算，则sinφ=0.866

D为电导率,单位m/Ωmm2,铜芯软电缆取53

△Uz=

IQ*Lzcosφ/DSz=1.732×1024×620×0.5/50×53=207V

移变电压损失（1600KVA）

UBQ=

（IQ+∑Ie）（RBcosφ+XBsinφ）

=1.732×1024×（0.04649×0.5+0.566×0.866）

=910V

运输机启动电压损失（机头电压损失小于机尾，不再计算）

∑△UQ=910+207=1117V＜1140V

故运输机启动电压损失符合要求，电缆选用合格。

八、短路电流计算及保护校验

1、1#移变低压侧短路电流计算及变电所总馈保护效验：

变压器二次电压1200V容量1600KVA系统短路容量按50MVA计算。

查表得Ro=0.226Ω/KMXo=0.06Ω/KM6KV电缆长度Lg=1.5KM

系统电抗：

Xx=0.0288Ω

高压电缆电阻、电抗：

Rg=0.226×1.5=0.339Ω

Xg=0.06×1.5=0.09Ω

变压器的电阻、电抗根据上面计算得：

Rb1=0.005625Ω

Xb1=0.06726Ω

∑R=Rg/Kb²+Rb1=0.339/5²+0.005625Ω=0.01918Ω

∑x=Xx+Xg/Kb²+Xb1=0.0288Ω+0.09/5²+0.06726Ω=0.09966Ω

Id2=Ue/2

=1200/0.2=6000A

东翼变电所2#高防开关短路保护灵敏度效验k=Id2/Kb*Ie＝6000/3150=1.9＞1.5，满足要求。

2、2#移变低压侧短路电流计算及变电所总馈保护效验：

变压器二次电压3450V容量1600KVA系统短路容量按50MVA计算。

查表得Ro=0.226Ω/KMXo=0.06Ω/KM6KV电缆长度Lg=1.5KM

系统电抗：

Xx=0.238Ω

高压电缆电阻、电抗：

Rg=0.226×1.5=0.339Ω

Xg=0.06×1.5=0.09Ω

变压器的电阻、电抗根据上面计算得：

Rb2=0.04649Ω

Xb2=0.566Ω

∑R=Rg/Kb²+Rb2=0.339/1.8²+0.04649Ω=0.1511Ω

∑x=Xx+Xg/Kb²+Xb2=0.238Ω+0.09/1.8²+0.566Ω=0.8318Ω

Id2=Ue/2

=3450/1.69=2041A

东翼变电所9#高防开关短路保护灵敏度效验k=Id2/Kb*Ie＝2041/1080=1.89＞1.5，满足要求。

3、运输机尾主电机处短路电流计算：

3300V系统电抗Xx=0.238Ω

2#1600KVA移变阻抗Rb2=0.04649Ω

Xb2=0.566Ω

高压电缆电阻、电抗：

Rg=0.429×0.62=0.27Ω

Xg=0.063×0.62=0.039Ω

∑R=Rg/Kb²+Rb2=0.27/1.8²+0.04649Ω=0.1298Ω

∑x=Xx+Xg/Kb²+Xb2=0.238Ω+0.039/1.8²+0.566Ω=0.815Ω

Id2=Ue/2

=3450/1.65=2090A

1140V系统查表可得

采煤机主电机处

LH=697*0.53=369MId²=3210A

转载机电机处

LH=372*0.73=272MId²=3664A

破碎机电机处

LH=389MId²=3095A

2*75KW刮板机电机处

LH=250MId²=3250A

乳化泵电机处

LH=10*0.73=7.3MId²=6850A

喷雾泵电机处

LH=30*4.75=142MId²=5689A

660V系统短路电流查表如下：

机巷第一部55KW绞车处

LH=0.73×25+40=58MId²=6600A

机巷22T回绞处

LH=0.73×1050=767MId²=950A

切眼上口水泵

LH=0.73×1010=737MId²=990A

风巷无极绳绞车处

LH=225MId²=2900A

4、移变低馈开关选择及组合开关低压配电装置中过电流保护的整定

移变低馈的整定

1#移变：

（1600KVA带采煤机、转载机、破碎机、乳化泵等）

Idz=1515×0.67/

×1.14×0.75=685A

Idzs≥Iqe+∑Ie=（350×5＋1515×0.67）/

×1.14×0.75=1867A

移变低压侧采用的是BXD1-800/1140型隔爆低压保护箱，额定电流为800A，将过载整定电位器调在1倍的额定电流位置，短路整定电位器调在2.5倍的额定电流位置，其实际整定值为：

Idz=1×800=800A＞685A满足要求

Idzs=2.5×800=2000A＞1867A满足要求

灵敏度校验：

K=I

（2）d/IZ=3095/2000=1.55＞1.5满足要求

2#移变（1600KVA带运输机）

Idz=1050/

×3.3×0.75=244A

Idzs≥Iqe+∑Ie=（525×5＋1050）/

×3.3×0.75=854A

移变低压侧采用的是XBD1-500/3300型隔爆低压保护箱，额定电流为500A，将过载整定电位器调在0.6倍的额定电流位置，短路整定电位器调在2倍的额定电流位置，其实际整定值为：

Idz=0.6×500=300A＞244A满足要求

Idzs=2×500=1000A＞854A满足要求

灵敏度校验：

K=I

（2）d/IZ=2104/1000=2.1＞1.5满足要求

组合开关的过流整定

（1）.采煤机选用QJZ-2000/1140-8型组合开关，单回路额定工作电流400A,将过载整定电位器调在0.6倍的额定电流位置，其实际整定值为：

Idz=0.6×400=240A＞234A合格

（2）.刮板运输机选用QJZ-1600/3300-6型组合开关，单回路额定工作电流400A,将过载整定电位器调在0.4倍的额定电流位置，其实际整定值为：

Idz=0.4×400=160A＞122A合格

（3）.转载机、乳化液泵等设备选用QJZ-1600/1140-6型组合开关，单回路额定工作电流400A,破碎机、喷雾泵选单回路额定工作电流200A,

转载机过载整定电位器调在0.4倍的额定电流位置，其实际整定值为：

Idz=0.4×400=160A＞107A合格

乳化液泵过载整定电位器调在0.5倍的额定电流位置，其实际整定值为：

Idz=0.5×400=200A＞169A合格

破碎机过载整定电位器调在0.5倍的额定电流位置，其实际整定值为：

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